Отправлено: 17.12.06 11:17. Заголовок: Ориентирование на шетахе

Интересно о Ориентировании (иврит)

 Отправлено: 19.01.07 09:52. Заголовок: Навигация с помощью GPS и бумажной карты.

Навигация с помощью GPS и бумажной карты.

Использование бытовых портативных спутниковых навигаторов системы GPS все более входит в нашу жизнь. Впрочем, пользование этим маленьким приборчиком может вызывать сложности у начинающих, а некоторые полезные функции могут оказаться неиспользуемыми. В этой статье я хочу поделиться некоторыми приемами, которые могут помочь в практическом применении.

Простейшие приемники GPS не имеют возможности отображать карту местности. Хотя эта фукция имеется у более дорогих моделей, возникают проблемы с наличием конкретных карт. В США с этим проблем нет - выпускаются подробные топографические карты, пригодные для загрузки в прибор. Для России же хороших карт пока нет, хотя такая работа и ведется. Пока реально доступными являются карты, изданные Министерством обороны типографским способом в масштабах 1:200 000, 1:100 000 и даже 1:50 000. Для совместной работы с GPS существует различное программное обеспечение, позволяющее работать с отсканированным изображением любой карты, выполнив ее привязку по координатам. Наиболее популярной программой для PC является OziExplorer.

Необходимое замечание. В инструкции к GPS, да и в других руководствах специально подчеркивается, что систему GPS нельзя использовать как единственную систему навигации. Любая техника имеет свойство выходить из строя, батарейки - садиться, радиосигнал - не приниматься по разным причинам и т.д. Поэтому любые современные системы не отменяют ориентирования по карте и компасу, а, следовательно, наличие в путешествии двух последних предметов и навыков работы с ними будем считать обязательным.

Для начала ограничим круг задач. В путешествии нам понадобятся две основные операции с картой и GPS:

1. Ввести в прибор точки, определенные на карте.
2. Определить на карте положение маршрутных точек, включая точку, где мы находимся в данный момент.

Все остальные операции, по моему мнению, являются вспомогательными и могут выполняться в домашних условиях с применением компьютера.

Любая топографическая карта имеет координатную сетку. Если взять карты ВТУ ГШ масштаба 1:100 000, то можно заметить, что сеток две - в градусах долготы и широты, и километровая, причем первая имеет только оцифровку по краю карты, а вторая - с шагом 2 см - наложена на карту. В картах и атласах масштаба 1:200 000, которые есть в свободной продаже, присутствует только километровая сетка. Правда, на ней отсутствует оцифровка, но сама сетка соответствует топографическим картам. Эта система координат оказывается более удобной для практических целей, и задача сводится к тому, чтобы и прибор GPS работал в этих же координатах. К счастью, это делается легко.

Для большей понятности рассмотрим, как устроена эта километровая сетка.

Проекцию Гаусса-Крюгера, применяемую на советских картах, упрощенно можно понять так. Всю поверхность земного шара разрезают по меридианам, как апельсиновые дольки, с шагом 6°. Назовем такие "дольки" зонами. Затем каждая такая зона разворачивается в плоскость (говоря математическим языком, проектируется на цилиндр). На всей такой зоне создается обычная прямоугольная система координат с началом отсчета на экваторе в середине зоны: одна ось (назовем ее x) - вдоль экватора, вторая (y) - вдоль центрального меридиана. Понятие центрального мередиана нам еще пригодится, поэтому уточним: поскольку каждая зона имеет ширину 6 градусов, то долгота центрального меридиана будет 6*N-3 градуса, где N - номер зоны (их принято считать с 1). Для удобства работы, чтобы не было отрицательных координат, принято по оси x к координатам прибавлять 500 км для всех точек, а по оси y - 10 тыс. км только для южного полушария. Обратите внимание, что направление линий сетки не обязательно совпадает с направлениями север-юг или восток-запад, хотя и близко к ним. Отклонения могут достигать 3 градусов вблизи границ зон. На стыке зон, в полосе шириной до 1 градуса, допустимо при необходимости пользоваться сеткой из соседней зоны, для этого на военных топографических картах имеется оцифровка и соседней зоны.

Кстати, американская военная система кооординат MGRS, разработанная специально так, чтобы ей удобно было пользоваться даже солдату, сделана на тех же принципах. Отличия только в буквенно-цифровых обозначениях квадратов и немного других значениях параметров.

Итак, задача №1 - определить значение координат точки, заданной на карте. Возьмем оцифровку карт ГШ (см. рис. 1). По вертикали даны координаты линий сетки в километрах, мелкими цифрами - первые (старшие) разряды, крупными - последние (младшие). Причем, чтобы не загромождать карту, мелкие старшие цифры могут не повторяться каждый раз, т.к. они везде одинаковые. По горизонтали - то же самое, только первая цифра - номер зоны (1 - от 0° до 6°, ... 7 - от 36° до 42° и т.д.).




Остается только определить смещения внутри квадрата и прибавить к координатам линий сетки. Это можно сделать при помощи линейки, обычно имеющейся на планшете компаса, с учетом масштаба карты. Значения координат должны быть в метрах. Номер зоны не вводится, зона задается в настройках сетки.

Более удобно производить измерения специальной шкалой, имеющей вертикальную и горизонтальную оси, и проградуированные в соответствии с масштабом карты. Для этого необходимо наложить шкалу на карту так, чтобы перекрестье осей совпало с об'ектом на карте, а оси были параллельно сетке карты.Тогда нужные смещения считываются с обеих шкал в точках пересечения с сеткой карты, см. рис. 2.




Такие шкалы, отдельно или с компасом, выпускаются в США, но для нас они бесполезны, т.к. наши карты выпускаются в других масштабах. Но такую шкалу можно сделать самостоятельно. Для этого ее надо распечатать на прозрачной пленке на струйном или лазерном принтере и приклеить к планшету компаса. Предлагаемый вариант (рис. 3) сделан для компаса серии "Азимут", это жидкостный компас с прямоугольным планшетом, в середине которого расположена большая лупа. Шкала приклеивается скотчем с обратной стороны планшета строго под лупой. Приклеивать надо аккуратно по всему периметру, чтобы туда не проникала вода. Предпочтительно использовать широкий прозрачный скотч, перекрывающий всю поверхность, в этом случае предпочтительно распечатывать шкалу в зеркальном отображении. На рис. 3 имеется ссылка на графический файл с разрешением 300dpi. Также можно взять исходный файл в формате Corel Draw 10. Кроме шкал в масштабах 2 км, 1 км и 500 м, там имеется и угловая шкала, которая может пригодиться, например, для определения истинного севера и учета магнитного склонения. Центр угловой шкалы обозначен точкой справа. Снизу от линейных шкал указана цена самого маленького деления. Диаметр "прицелов" равен 2 мм.




Задача №2 решается аналогичным образом, только в обратном порядке: по старшим цифрам (тысячи метров) находится квадрат, а по остатку - смещение внутри квадрата.

Подготовка карт.

Если вы берете с собой карты, напечатанные на отдельных листах типографским способом (или их копии 1:1) и имеющие километровую сетку, то дополнительной подготовки, как правило, не требуется.

Если вы берете атлас, имеющий километровую сетку, то на нее надо вручную нанести оцифровку. Для этого достаточно грубо определить координаты хотя бы одной точки, чтобы найти соответствующий квадрат. Если иных способов нет, то можно обратиться к обзорной карте на первой странице атласа, где есть как минимум один меридиан и одна параллель. Для перевода из долготы/широты можно использовать тот же прибор, временно переключив его в режим отображения координат в градусах, введя новую маршрутную точку с заданными координатами, а затем восстановить настройку.

Если вы собираетесь распечатывать карты на принтере, то наиболее разумно делать это из OziExplorer, настроив координатную сетку. Зайдите в Grid Line Setup/Other Grid, включите значок Grid On, выключите Auto Scale. В окошке Line Interval поставьте No Grid, если на карте уже есть нужная сетка, иначе поставьте значение так, чтобы линии шли через 2 см (например, для масштаба 1:200 000 поставьте 4 км). Параметр Label Interval поставьте таким же, даже если вы поставили No Grid. Это обеспечит оцифровку на краях карты.

При навигации вблизи границы зоны полезно выключить Clip to Neat Line, тогда построенная сетка не будет заканчиваться на границе зоны. Помните, что все это имеет смысл, когда настроена система координат, см. приложение. При распечатке карт на принтере удобно отрегулировать размер окна программы так, чтобы в нем отображался нужный фрагмент карты, помещающийся на один лист (при необходимости изменив масштаб отображения), а при печати задать опцию Window - to Scale. В этом случае можно более гибко управлять распределением фрагментов по листам, а оцифровка будет на всех листах, а не только на крайних.

Не забывайте, что цветные чернила струйных принтеров боятся воды, так что распечатанные карты надо поместить в герметичные пакеты или заламинировать.

Желаем вам удачных путешествий!

Приложение.

Настройка координатной системы для приемника Garmin eTrex

В любом случае необходимо, чтобы прибор работал в системе координат (map datum) СК-42 (Pulkovo 1942). Такой системы в приемниках фирмы Garmin нет, но можно установить произвольную систему (user datum), введя ее параметры.

Для этого надо войти в раздел SETUP/UNITS/MAP DATUM, выбрать из списка USER и ввести следующие параметры:

dX=28 dY=-130 dZ=-95 da=-108 df=0.00480795

Затем переключить отображение координат в километровой сетке. Надо войти в раздел SETUP/UNITS/POSITION FORMAT, выбрать из списка USER и ввести следующие параметры:

Orig = долгота центрального меридиана (например, для Москвы 39°)

Scale=1.0 (не 0.9996!)

False E = 500000

False N = 0

Все значения, имеющие размерность расстояния - в метрах.

Такие же параметры надо вводить и в OziExplorer при калибровке карты, в разделе Projection Setup, выбрав Transverse Mercator. А проекция Pulkovo 1942 поддерживается программой OziExplorer. В ее списке их даже две, однако пока неизвестно, чем они отличаются, так что выбирайте любую.

По материалам http://www.4x4minsk.com/

 Отправлено: 19.01.07 09:54. Заголовок: Навигационная система в автомобиле.

Навигационная система в автомобиле.

Что такое приемник GPS сегодня знает едва ли не каждый школьник. Прибор, определяющий местонахождение с точностью до нескольких метров - исполнившаяся мечта моряков, геологов, туристов и прочих товарищей, которым не сидится дома. Однако после того, как координаты определены, ещё нужно понять, а что собственно с ними делать, как определить свое местоположение на карте и как значения градусов и минут выразить в километрах?

Если задаться целью выяснить, то, пожалуй, окажется, что большинство владельцев внедорожников, где установлен приемник GPS, используют прибор только, чтобы смотреть пройденный путь и определять направление на точку с известными координатами. Этого совершенно недостаточно для полноценного ориентирования в незнакомой местности. Есть способ определять своё местоположение на бумажной карте по координатам, полученным из GPS. Однако этот метод не слишком оперативен и требует некоторых знаний.

Производители приемников пытаются решить проблему, выпуская приборы с возможностью загрузки карт в электронном виде и отображения вашего положения на карте в реальном времени. Но и такое решение, будучи приемлемым для навигации в городах и на автострадах, не подходит для движения по полевым, горным и таежным дорогам. Во-первых, потому, что этих дорог на тех картах просто нет, во-вторых, из-за мелкого масштаба карт и невозможности показать рельеф, а в-третьих, потому, что даже такие несовершенные карты дороги, труднодоступны, и существуют не для всех районов.

К счастью есть решение, позволяющее использовать для навигации, сканированные бумажные карты, и заключается оно в совместном использовании GPS, портативного компьютера и программы Ozi Explorer. Попробуем определиться с требованиями к оборудованию, которое нам понадобится. GPS - подойдет практически любой, важно, чтобы была возможность подключения внешней антенны и питания от автомобильной сети 12 вольт. Если вы собираетесь использовать приемник в связке с компьютером, просто нет смысла тратиться на дорогую модель с возможностями, которые будут продублированы и превзойдены программой Ozi Explorer. Для себя я выбрал старую модель морского навигатора Garmin 128. Обладая необходимым минимумом возможностей, этот приемник оснащен большим экраном, на котором легко все разглядеть при тряске на любых дорогах, и крупными кнопками. Тем же, кто вообще не собирается пользоваться навигатором без компьютера - подойдет так называемая GPS мышь. Это периферия к ПК, действительно внешне похожая на "мышку", сочетает в себе функции и приемника и антенны и имеет магнитное основание для закрепления на крыше машины. Она не нуждается в дополнительном питании, поскольку получает его из ПК через порты COM или USB и через них же передает данные в компьютер.

К ноутбуку требования будут пожестче, в первую очередь исходя из жестких условий эксплуатации, на которые обычные ПК не рассчитаны. Здесь наилучшим выбором будут защищенные ноутбуки Panasonic, их еще называют военными, но нам подойдут не только военные версии. Главное, чтобы от вибрации был защищен винчестер, а этим могут похвастать компьютеры и гражданских серий, таких, как Panasonic CF-71. Военные же серии защищены еще и от воды (в закрытом состоянии компьютер может находиться под водой) и от довольно сильных ударов, как по корпусу, так и по экрану. Разумеется, цены на новые защищенные компьютеры очень высоки, но поскольку для навигации не нужна большая вычислительная мощность, можно купить б/у. Примеры цен на защищенные ноутбуки различных производителей можно посмотреть здесь. Еще понадобятся кабель питания/данных и антенна для приемника и блок питания на 12 вольт для ноутбука (или преобразователь 12-220 вольт, но это решение более громоздкое).

Теперь о том, как это все объединить в навигационную систему и заставить работать. Для начала понадобится кабель питания/данных, который идет в комплекте с некоторыми приемниками (если не идет - нужно купить, но тогда лучше искать уже готовый интерфейсный кабель с разъемом COM или USB), и сделать его пригодным для передачи данных из ПК в приемник и обратно. Для этого нужно к нему припаять разъем COM порта (можно взять от старой мыши), схемы распайки разъема COM порта для разных моделей приемников Garmin можно посмотреть здесь.

Программу Ozi Explorer нужно скачать с сайта компании, но взять бесплатно можно только демонстрационную версию, которая поддерживает не все форматы графических файлов и позволяет привязку карт только по двум точкам, то есть, фактически не работает. Чтобы получить код регистрации нужно заплатить, воспользовавшись пластиковой платежной картой, и код будет выслан на указанный вами адрес электронной почты.

Когда у вас уже есть все необходимое, пора настроить Ozi Explorer для работы с нашими картами, для этого нужно сделать следующее:

Настройки Ozi Explorer:

1. Отечественные карты созданы в системе координат Пулково-1942. Нужно научить работать в ней нашу навигационную программу, для этого создайте в директории OziExplorer файл datums.dat со строкой: Pulkovo 1942, 15, 28, -130, -95 где, 15 - номер эллипсоида Красовского в OziExplorer, а 28, -130, -95 - параметры преобразования координат из Пулково-1942 в WGS84.


2. В разделе Configuration (меню File):

System / Data File Datum - указывает, в какой системе координат записываются в файлы Waypoints, Events, Track, Routes. Не влияет на экспорт/импорт текстовых файлов. Ставим WGS84.

Maps / Blank Map Datum - поставить Pulkovo 1942.

GPS / GPS Upload/Download Datum - большинство приемников GPS передают данные по кабелю в WGS84, независимо от установленной в них системы координат. Так, что здесь ставим WGS84.

GPS / GPS NMEA Output Datum - определяет, в какой системе координат GPS передает по кабелю текущие координаты. Здесь также ставим WGS84.

Не забудьте в File / Configuration указать путь к каталогам, где будут храниться графические файлы карт и файлы калибровки.

Привязка новой карты в программе Ozi Explorer:

1. Привязывая новую карту (выбрать в меню File пункт Load and Calibrate Map Image), укажите в разделе Setup:

Map Datum
Pulkovo 1942
Map Projection Transverse Mercator

В окне Transverse Mercator Setup укажите:

Latitude Origin
0.0
Central Meridian введите центральный меридиан зоны
Scale Factor 1.000 (не 0.9996)
False Easting 500000
False Northing 0, если карта севернее экватора, или 10000000, если вас занесло в южное полушарие нашей планеты.

2. Теперь приступаем собственно к калибровке. В углах карты ставим точки на пересечениях обозначенных на карте меридианов и параллелей и вводим соответствующие этим точкам значения координат в разделах Point 1, Point 2, и т. д. Обычно координаты указаны на полях карты. Привязывать карты следует минимум по четырем точкам. Не забудьте указать при калибровке карты широту (N или S) и долготу (E или W) в разделах Latitude Origin и Central Meridian окна Transverse Mercator Setup.

Определение центрального меридиана зоны:

В используемой нами системе координат Pulkovo 1942 поверхность планеты разделена на 60 зон по 6 градусов каждая. Эти зоны делят земной шар на дольки, как апельсин, по меридианам, от полюса к полюсу. Начинается отсчет от нулевого меридиана и идет на восток. Поскольку зона охватывает 6 градусов, центральный меридиан первой зоны расположен на 3-ем градусе восточной долготы. Чтобы узнать в какой зоне находится лист вашей карты, следует разделить значение проходящей через её центр долготы на шесть. Ближайшее целое число в большую сторону и будет номером зоны. Теперь, чтобы выяснить значение в градусах центрального меридиана зоны нужно номер зоны умножить на шесть и затем отнять тройку. Получившееся значение и нужно указывать в окне Central Meridian при калибровке новой карты.

Когда настройки сделаны, карта привязана, а ПК и приемник GPS включены и правильно подсоединены, в меню Moving Map выбираем пункт Start NMEA communication with GPS, после чего должна загрузиться карта местности, где вы находитесь, и курсор укажет на ней ваше местоположение. Наиболее полный источник уже отсканированных топографических карт СНГ находится здесь.

Перед привязкой карты лучше соответственно подготовить, особенно если у вас не очень мощный компьютер. Подготовка будет преследовать две цели - облегчить работу вашему ПК и привести масштаб карты в соответствие с разрешением экрана. Для этого понадобится графический редактор Adobe Photoshop, в котором мы будем менять разрешение файла карты и разрядность цвета. Разрешение, при котором наша карта будет отображаться на экране в правильном масштабе, вычисляем по формуле: R(dpi) = (Rm/Lm)2,54 где: R - разрешение файла карты в точках на дюйм, Rm - разрешение экрана в точках по горизонтали, Lm - ширина видимой части монитора вашего ноутбука в сантиметрах (измерить линейкой). После этой операции карта будет отображаться на мониторе в своем истинном масштабе.

Правда при таком разрешении мелкие символы и буквы на большинстве карт будут неразличимы на экране, поэтому есть смысл удвоить значение разрешения и иметь это в виду при дальнейшей работе. Затем в Photoshop переводим картинку с картой в индексированные цвета (indexed colors). Это позволит уменьшить объем информации по сравнению с 24-х битным цветом и ускорить дальнейшую работу с картами в Ozi Explorer, хоть и ухудшит немного качество изображения.

Остается добавить, что чрезмерное доверие электронике до добра не доводит. Вибрация и пыль, сбои программного обеспечения или просто кружка кофе, пролитая на клавиатуру, могут оставить вас без всех этих материальных достижений цивилизации в каком-нибудь совершенно нецивилизованном месте. И тогда может наступить момент, когда вас выручит только обычный компас, бумажная карта и ориентиры на местности.